課題組

近日，由教育部科技委組織評選的2021年度“中國高等學(xué)校十大科技進展”揭曉，福州大學(xué)楊黃浩教授團隊完成的“柔性高分辨X射線成像技術(shù)研究”成功入選。這充分展示了學(xué)校的科技創(chuàng)新實力，進一步提升了學(xué)校聲譽，助力學(xué)校一流學(xué)科建設(shè)。

據(jù)了解，“柔性高分辨X射線成像技術(shù)研究”成功地突破了傳統(tǒng)X射線成像技術(shù)的固有限制，在國際上率先研發(fā)出柔性高分辨X射線成像技術(shù)，搶占柔性X射線成像產(chǎn)業(yè)的制高點，標(biāo)志著中國在柔性X射線成像技術(shù)方面進入國際先進行列。此舉有望推動高端X射線影像設(shè)備的國產(chǎn)化。

柔性高分辨X射線成像技術(shù)

意外發(fā)現(xiàn)“夜明珠”性能

制出新材料攻克“卡脖子”難題

醫(yī)學(xué)影像設(shè)備元器件與光刻機、芯片等技術(shù)被列為“卡住中國脖子的35項技術(shù)”。目前，我國高端X射線醫(yī)學(xué)影像設(shè)備及關(guān)鍵元器件主要依賴于進口，從國外進口設(shè)備受到采購周期長和價格高等限制。

高分辨X射線發(fā)光成像

目前市面主流的X射線影像設(shè)備為平板探測器，需要集成薄膜晶體管陣列（TFT）、非晶硅光電轉(zhuǎn)換層和閃爍體?！伴W爍體是平板探測器的核心部件，可以將高能量X射線光子轉(zhuǎn)為可見光，其性能決定著整個設(shè)備的成像靈敏度和分辨率。但目前，國產(chǎn)平板探測器包括高性能閃爍體材料在內(nèi)的核心部件絕大部分依靠進口?！备Ｖ荽髮W(xué)化學(xué)學(xué)院研究人員說。

面對外國的技術(shù)封鎖，自主創(chuàng)新研發(fā)是唯一出路。經(jīng)過長期研究，福大科研人員另辟蹊徑，在稀土鹵化物晶格中尋找靈感，制備出新型的稀土納米閃爍體長余輝材料。這種閃爍體具有尺寸易調(diào)控、無色透明、分散性良好、余輝性能優(yōu)異等特點。

“‘長余輝’材料的發(fā)現(xiàn)，其實是個‘意外驚喜’?！眻F隊研究成員回憶說，當(dāng)時一位成員在暗室中測試稀土納米顆粒發(fā)光性能時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)X射線停止照射后，納米顆粒仍然會持續(xù)發(fā)光。原本以為是實驗偏差，然而經(jīng)過幾次重復(fù)性實驗，證實了在稀土納米顆粒中長余輝現(xiàn)象的存在。

實驗證明，該粒子在X射線關(guān)閉后可持續(xù)發(fā)光30天以上，具有優(yōu)異的長余輝發(fā)光性能。“比如，中國古代流傳的珍寶‘夜明珠’，以及安全警示牌上的發(fā)光涂料，都是典型的長余輝材料?！毖邪l(fā)人員稱，此項發(fā)現(xiàn)讓珍貴的稀土又激發(fā)出比肩“夜明珠”的神奇性能。

X射線柔性成像技術(shù)

手機相機也能拍出X光片

稀土納米晶閃爍體的長余輝發(fā)光機理研究

在制備出新型的稀土納米閃爍體長余輝材料的基礎(chǔ)上，研發(fā)人員將納米閃爍體長余輝材料與柔性基質(zhì)相結(jié)合，成功研制出了透明、可拉伸、高分辨的柔性X射線成像設(shè)備，并開發(fā)了X射線發(fā)光擴展成像新技術(shù)。

研究發(fā)現(xiàn)，新型稀土納米長余輝材料在形貌和發(fā)光性質(zhì)方面都更可控，適合用于制造柔性設(shè)備。這為制備新一代輕薄、便攜、低成本的X射線探測器和成像裝置提供了新思路和途徑。未來，人們直接使用單反相機和手機等也能拍攝X光片。

“打個比方，拿一部手機拍攝，就能實現(xiàn)X射線柔性成像，不需要龐大規(guī)模的集成電路。比如比賽中運動員受傷了，現(xiàn)場就能進行快速處理。”據(jù)介紹，這一技術(shù)具有制備工藝簡單、成本低、成像性能優(yōu)異等優(yōu)勢，在便攜式X射線探測器、生物醫(yī)學(xué)、工業(yè)探傷、高能物理等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力和應(yīng)用價值。

楊黃浩教授表示，希望更多科研團隊參與這個領(lǐng)域的開發(fā)，有力推進高端X射線影像裝備的國產(chǎn)化，讓其在探索中不斷進步。

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“中國高等學(xué)校十大科技進展”自1998年起開展評選，每年從全國高校中評選出10項具有重大科技進展的優(yōu)秀成果，旨在促進高?？茖W(xué)技術(shù)整體水平提升，增強科技創(chuàng)新能力，受到了國內(nèi)各高校高度重視。

為福州這個團隊點贊！（記者 張笑雪）